化工设备的工艺设计

1、p引言引言: :化工设备是组成化工装置的基本单元，化工设备是组成化工装置的基本单元，也是工程设计的基础。化学工程师应对化工单也是工程设计的基础。化学工程师应对化工单元设备了如指掌。元设备了如指掌。本章主要介绍本章主要介绍: :化工设备工艺设计的内容化工设备工艺设计的内容, ,方法方法与程序以及各种化工设备的概况和技术指标等与程序以及各种化工设备的概况和技术指标等n其目的是其目的是: :熟悉设备工艺设计的基本知识熟悉设备工艺设计的基本知识, ,并从并从工程角度了解和掌握化工设备的计算及选型。工程角度了解和掌握化工设备的计算及选型。第四章第四章 化工设备的工艺设化工设备的工艺设计计n确定化工单元操

2、作所用设备的类型确定化工单元操作所用设备的类型 这项工作应与工艺这项工作应与工艺流程设计结合起来进行。流程设计结合起来进行。例如例如:工艺过程中需要使液固工艺过程中需要使液固混合物分离混合物分离,就要考虑是用过滤机就要考虑是用过滤机,还是用离心机还是用离心机;要实要实现气固分离现气固分离,就要考虑是使用旋风分离器，还是用沉降就要考虑是使用旋风分离器，还是用沉降槽；使液体混合物各组分分离，是采用萃取方法，或槽；使液体混合物各组分分离，是采用萃取方法，或是采用蒸馏方法；实现气固催化反应，是使用固定床是采用蒸馏方法；实现气固催化反应，是使用固定床反应器，还是流化床反应器等。反应器，还是流化床反应器等

3、。n确定设备的材质确定设备的材质 根据工艺操作条件根据工艺操作条件(温度、压力、介温度、压力、介质的性质质的性质)和对设备的工艺要求确定符合要求的设备材和对设备的工艺要求确定符合要求的设备材质，这项工作应与设备设计专业人员共同完成。质，这项工作应与设备设计专业人员共同完成。一、化工设备工艺设计的内容一、化工设备工艺设计的内容n确定设备的设计参数确定设备的设计参数 设备的设计参数是由工艺流程设备的设计参数是由工艺流程设计、物料衡算、热量衡算、设备的工艺计算多项工设计、物料衡算、热量衡算、设备的工艺计算多项工作得到的。作得到的。对不同的设备对不同的设备, ,它们有不同的设计参数。它们有不同的设计参

4、数。 换热器换热器 热负荷，换热面积，热载体的种类，冷、热热负荷，换热面积，热载体的种类，冷、热流体的流量，温度和压力流体的流量，温度和压力 泵泵 流量，扬程，轴功率，允许吸上高度。流量，扬程，轴功率，允许吸上高度。 风机风机 风量和风压。风量和风压。 吸收塔吸收塔 气体的流量、组成、压力和温度气体的流量、组成、压力和温度, ,吸收剂种类、吸收剂种类、流量、温度和压力，塔径、筒体的材质、塔板的材质、流量、温度和压力，塔径、筒体的材质、塔板的材质、塔板的类型和板数塔板的类型和板数( (对板式塔对板式塔),),填料种类、规格、填料填料种类、规格、填料总高度，每段填料的高度和段数总高度，每段填料的高

5、度和段数( (对填料塔对填料塔) )。一、化工设备工艺设计的内容一、化工设备工艺设计的内容蒸馏塔蒸馏塔 进料物料、塔顶产品、塔釜产品进料物料、塔顶产品、塔釜产品的流量、组成和温度的流量、组成和温度,塔的操作压力、塔塔的操作压力、塔径、筒体的材质、塔扳的材质、塔扳类径、筒体的材质、塔扳的材质、塔扳类型和板数型和板数(对塔式塔对塔式塔)，填料种类、规格、，填料种类、规格、填料总高度每段填料高度和段数填料总高度每段填料高度和段数(对填对填料塔料塔)，加料口位置，塔顶冷凝器的热负，加料口位置，塔顶冷凝器的热负荷及冷却介质的种类、流量、温度和压荷及冷却介质的种类、流量、温度和压力再沸器的热负荷及加热介质

6、的种类、力再沸器的热负荷及加热介质的种类、流量、温度和压力，灵敏板位置。流量、温度和压力，灵敏板位置。一、化工设备工艺设计的内容一、化工设备工艺设计的内容反应器反应器 反应器的类型，进、出口物料的反应器的类型，进、出口物料的流量、组成、温度和压力，催化剂的种流量、组成、温度和压力，催化剂的种类、规格，数量和性能参数，反应器内类、规格，数量和性能参数，反应器内换热装置的型式、热负荷以及热载体的换热装置的型式、热负荷以及热载体的种类、数量、压力和温度，反应器的主种类、数量、压力和温度，反应器的主要尺寸、换热式固定床催化反应器的温要尺寸、换热式固定床催化反应器的温度、浓度沿床层的轴向度、浓度沿床层的

7、轴向(对大直径床还包对大直径床还包括径向括径向)分布，冷激式多段绝热固定床反分布，冷激式多段绝热固定床反应器的冷激气用量、组成和温度。应器的冷激气用量、组成和温度。一、化工设备工艺设计的内容一、化工设备工艺设计的内容p确定标淮设备确定标淮设备(即定型设备即定型设备)的型号或牌号的型号或牌号,并确定台数并确定台数 标准设备是一些加工厂成批、成系列生产的设备标准设备是一些加工厂成批、成系列生产的设备,即那即那些能直接向生产厂家订货或购买的现成的设备。在标些能直接向生产厂家订货或购买的现成的设备。在标难设备中，一些类型的设备是除化工行业外难设备中，一些类型的设备是除化工行业外,其他行业其他行业也能或

8、可能广泛采用的设备，也能或可能广泛采用的设备，例如例如泵、风机、电动机、泵、风机、电动机、压缩机、减速机和起重运输装置等，这种类型的设备压缩机、减速机和起重运输装置等，这种类型的设备有众多的生产厂家有众多的生产厂家,型号很多型号很多,可选择的范围很大。另外可选择的范围很大。另外一些是化工行业常用的标准设备一些是化工行业常用的标准设备,它们是冷冻机、除尘它们是冷冻机、除尘设备、过滤机、离心机和骄拌器等。设备、过滤机、离心机和骄拌器等。标准设备可从国家机电产品目录或样本中查到，标准设备可从国家机电产品目录或样本中查到，产品产品目录或样本中列出设备的规格、型号、基本性能参数目录或样本中列出设备的规格

9、、型号、基本性能参数和生产厂家等多项内容，和生产厂家等多项内容，设计人员可从中选择符合工设计人员可从中选择符合工艺要求的型号。艺要求的型号。一、化工设备工艺设计的内容一、化工设备工艺设计的内容p对已有标准图纸的设备，确定标准图的对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号图号和型号 如换热器系列、容器系列、如换热器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1型浮阀型浮阀和浮阀塔塔盘系列和浮阀塔塔盘系列等已经有了国家等已经有了国家标准。还有一些虽末列人国家标准，但标准。还有一些虽末列人国家标准，但已有标准施工图和相应的生产厂家，例已有标准施工图和相应的生产厂家，例如上

10、海医药设计院设计的发酵罐系列和如上海医药设计院设计的发酵罐系列和立式薄壁常压容器系列。立式薄壁常压容器系列。一、化工设备工艺设计的内容一、化工设备工艺设计的内容对已有标准图纸的设备，设计人员只需对已有标准图纸的设备，设计人员只需根据工艺需要确定标准图图号和型号便根据工艺需要确定标准图图号和型号便可以了，不必自己设计。可以了，不必自己设计。随着化学工业的发展，随着化学工业的发展，设备的标准化程设备的标准化程度将越来越高，所以在设计非标准设备度将越来越高，所以在设计非标准设备时应尽量采用已经标准化的图纸，时应尽量采用已经标准化的图纸，以节以节省非标准设备施工图的设计工作量。省非标准设备施工图的设计

11、工作量。一、化工设备工艺设计的内容一、化工设备工艺设计的内容p对非标准设备对非标准设备,向化工设备专业设计人员提出设计向化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图条件和设备草图,明确设备的型式明确设备的型式,材质材质,基本设计基本设计参数参数,管口、维修、安装要求管口、维修、安装要求,支承要求及其他要求支承要求及其他要求(如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口如防爆口、人孔、手孔、卸料口、液面计接口等等)。p编制工艺设备一览表编制工艺设备一览表 在初步设计或扩大初步设计在初步设计或扩大初步设计阶段阶段,根据设备工艺设计的结果根据设备工艺设计的结果,编制工艺设备一览编制工艺设备一览表表,可按非

12、定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。可按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。施工图设计阶段的工艺设备一览表是施工图设计施工图设计阶段的工艺设备一览表是施工图设计阶段的主要设计成品之一。在施工图设计阶段，阶段的主要设计成品之一。在施工图设计阶段，由于非标准设备的施工图纸已经完成由于非标准设备的施工图纸已经完成,工艺设备一工艺设备一览表已可以填写得十分准确和足够地详尽。览表已可以填写得十分准确和足够地详尽。一、化工设备工艺设计的内容一、化工设备工艺设计的内容p会签会签 当工艺设备的施工图纸完成后，当工艺设备的施工图纸完成后，与化工设备的专业设计人员进行会签。与化工设备的专业设计人员进行会签。 设

13、备工艺一览表设备工艺一览表1. 明确设计任务与条件明确设计任务与条件原料原料(或进料或进料)与产品与产品(或出料或出料)物理化物理化 学性质、流量波动范围；学性质、流量波动范围；设计目的、要求，设备功能设计目的、要求，设备功能公用工程条件，如冷却水温度公用工程条件，如冷却水温度其他特殊要求。其他特殊要求。二、设备设计方法与程序二、设备设计方法与程序2. 调查待设计设备国内外现状及发展趋势、有关调查待设计设备国内外现状及发展趋势、有关新技术及专利状况，设计计算方法等新技术及专利状况，设计计算方法等3. 收集有关物料的物性数据、腐蚀性质等收集有关物料的物性数据、腐蚀性质等4. 确定方案确定方案确定

14、设备的操作条件确定设备的操作条件,如温度、压力、流比等如温度、压力、流比等确定设备结构型式，评比各类设备结构的优缺确定设备结构型式，评比各类设备结构的优缺点结合本设计的具体情况，选择高效、可靠的点结合本设计的具体情况，选择高效、可靠的设备型式设备型式确定单元设备的流程确定单元设备的流程二、设备设计方法与程序二、设备设计方法与程序5. 工艺计算工艺计算 全设备物料与热量衡算；全设备物料与热量衡算； 设备特性尺寸计算，如精馏设备的理论级数、塔径、塔高，换热设备特性尺寸计算，如精馏设备的理论级数、塔径、塔高，换热设备的传热面积等，可根据有关设备规范和不同结构设备的流体设备的传热面积等，可根据有关设备

15、规范和不同结构设备的流体力学、传质传热动力学计算公式来计算；力学、传质传热动力学计算公式来计算； 流体力学计算，如流动阻力与操作范围计算。流体力学计算，如流动阻力与操作范围计算。6. 结构设计结构设计 在设备型式及主要尺寸已定的基础上，根据各种设备常用结构，在设备型式及主要尺寸已定的基础上，根据各种设备常用结构，参考有关资料与规范，详细设计设备各零部件的结构尺寸。如填参考有关资料与规范，详细设计设备各零部件的结构尺寸。如填料塔要设计液体分布器、再分布器、填料支承、填料压板和各种料塔要设计液体分布器、再分布器、填料支承、填料压板和各种接口等；板式塔要确定塔板布置、溢流管、各种进出料口结构、接口等

16、；板式塔要确定塔板布置、溢流管、各种进出料口结构、塔板支承、液体收集器与侧线出入口和破沫网等。还有各种构件塔板支承、液体收集器与侧线出入口和破沫网等。还有各种构件的材料选择、壁厚计算，塔板、塔盘等的机械设计；各种辅助结的材料选择、壁厚计算，塔板、塔盘等的机械设计；各种辅助结构如支座、吊架、保温支架等的设计；内件与管口方位设计；全构如支座、吊架、保温支架等的设计；内件与管口方位设计；全设备总装配图及零件图绘制；全设备材料表。设备总装配图及零件图绘制；全设备材料表。二、设备设计方法与程序二、设备设计方法与程序7. 制造技术要求与规范制造技术要求与规范要做好设备设计，除了要有坚实的理论基础和要做好设

17、备设计，除了要有坚实的理论基础和专业知识外，还应了解有关设备的新技术、新专业知识外，还应了解有关设备的新技术、新材料材料,了解设计规范与有关规定，熟悉有关结构了解设计规范与有关规定，熟悉有关结构性能，具有足够的工程机械知识和技术经济知性能，具有足够的工程机械知识和技术经济知识，熟悉优化方法。识，熟悉优化方法。有时工艺计算的结果要求重新进行方案确定，有时工艺计算的结果要求重新进行方案确定，有时要选择几个方案进行技术经济比较，择优有时要选择几个方案进行技术经济比较，择优而取。而取。二、设备设计方法与程序二、设备设计方法与程序从化工设计角度来看输送设备可分为：从化工设计角度来看输送设备可分为：三、物

18、料输送设备三、物料输送设备 液体物料输送设备液体物料输送设备:常规的设备为各种泵常规的设备为各种泵 气体物料输送、压缩、制冷设备气体物料输送、压缩、制冷设备:常规的设常规的设备为风机、压缩机、真空泵、制冷机备为风机、压缩机、真空泵、制冷机 固体物料输送设备固体物料输送设备:常规的设备为各种给料常规的设备为各种给料机械设备、气流输送设备机械设备、气流输送设备 可用惰性气体压送或用真空吸送液体物料可用惰性气体压送或用真空吸送液体物料 按泵作用于液体的原理可分为：按泵作用于液体的原理可分为： 叶片式泵叶片式泵:由泵内的叶片在旋转时产生由泵内的叶片在旋转时产生的离心力作用将液体吸入和压出的离心力作用将

19、液体吸入和压出. 容积式泵容积式泵:由泵的活塞或转子在往复或由泵的活塞或转子在往复或旋转运动中产生挤压作用将液体吸入旋转运动中产生挤压作用将液体吸入和压出和压出.3.1 液体输送设备液体输送设备 也常按泵的用途命名也常按泵的用途命名,如水泵、油泵、泥如水泵、油泵、泥浆泵、砂泵、耐腐蚀泵、冷凝液泵等浆泵、砂泵、耐腐蚀泵、冷凝液泵等容积式泵容积式泵 往复泵往复泵( (活入泵、柱塞泵、活入泵、柱塞泵、隔膜泵、计量泵隔膜泵、计量泵) ) 转子泵转子泵( (齿轮泵、螺杆泵、齿轮泵、螺杆泵、滑片泵、罗茨泵、蠕动泵、滑片泵、罗茨泵、蠕动泵、液环泵液环泵) )。叶片式泵因泵内叶片结构形式不同分为叶片式泵因泵内

20、叶片结构形式不同分为 离心泵离心泵(屏蔽泵、管道泵、屏蔽泵、管道泵、自吸泵、无堵塞泵自吸泵、无堵塞泵)、 轴流泵轴流泵 旋涡泵旋涡泵 液体输送泵的结构液体输送泵的结构 电动机电动机 (提供动力部件提供动力部件)底板底板(安装部件安装部件)泵头泵头(主要工作部件主要工作部件)离心泵适用于流量大，扬程低的液体输送，液体离心泵适用于流量大，扬程低的液体输送，液体的粘度小于的粘度小于650cm2s，液体中气体体积百分率低，液体中气体体积百分率低于于5，固体颗粒含量，固体颗粒含量3以下。以下。一些圆型离心泵一些圆型离心泵的技术性能参数如的技术性能参数如下表所示下表所示。n 技术指标技术指标型号型号:以圆

21、型单级单吸离心泵为例说明泵以圆型单级单吸离心泵为例说明泵的型号标志如下的型号标志如下: 扬程：扬程：泵在输送单位液体量时泵在输送单位液体量时,泵出口能量的增加值泵出口能量的增加值,包包括液体静压头、速度头及几何位能等能量增加值总和，括液体静压头、速度头及几何位能等能量增加值总和，以以m液柱表示液柱表示 流量：流量：泵在单位时间内抽吸或排送液体的体积数称为泵在单位时间内抽吸或排送液体的体积数称为流量，以流量，以m3/h或或L/s表示。必需汽蚀余量表示。必需汽蚀余量(NPSHr)：为：为使泵在工作时不产生汽蚀现象，泵进口处必需具有超使泵在工作时不产生汽蚀现象，泵进口处必需具有超过输送温度下液体的汽

22、化压力的能量使泵在工作时过输送温度下液体的汽化压力的能量使泵在工作时不产生汽蚀现象所必需具有的富余能量称为必需汽蚀不产生汽蚀现象所必需具有的富余能量称为必需汽蚀余量。必需汽蚀余量，国际上普遍称为必需的净正吸余量。必需汽蚀余量，国际上普遍称为必需的净正吸入压头单位为入压头单位为m。 功率与效率：功率与效率：有效功率指单位时间内泵对液体所作的有效功率指单位时间内泵对液体所作的功；轴功率指原动机传结泵的功率；效率指泵的有效功；轴功率指原动机传结泵的功率；效率指泵的有效功率与轴功率之比。功率与轴功率之比。油泵油泵:输送石油产品的泵称为油泵。由于油品输送石油产品的泵称为油泵。由于油品易燃易爆，因此油泵应

23、具有良好的密封性能易燃易爆，因此油泵应具有良好的密封性能,热热油泵在轴承和轴封处设置冷却装置油泵在轴承和轴封处设置冷却装置,运转时可通运转时可通冷水冷却。冷水冷却。 耐腐蚀泵耐腐蚀泵:当输送酸碱和浓氨水等腐蚀性液体当输送酸碱和浓氨水等腐蚀性液体时时,与腐蚀性液体接触的泵的部件都须用耐腐蚀与腐蚀性液体接触的泵的部件都须用耐腐蚀材料制造。如材料制造。如FV型离心泵适用于一般的酸碱型离心泵适用于一般的酸碱盐类物质的输送，盐类物质的输送，FV型玻璃钢耐腐蚀泵适用型玻璃钢耐腐蚀泵适用于各种腐蚀性液体的输送。于各种腐蚀性液体的输送。 其他形式的泵其他形式的泵 液下泵液下泵:右图所示右图所示,液下泵液下泵经

24、常安装在液体贮槽内经常安装在液体贮槽内,对对轴封要求不高轴封要求不高,适于输送化适于输送化工过程中各种腐蚀性液体工过程中各种腐蚀性液体,泄漏的液体仍流人贮槽内泄漏的液体仍流人贮槽内,既节省了空间又改善了操既节省了空间又改善了操作环境作环境,其缺点是效率不高。其缺点是效率不高。高效产品高效产品DW系列液下泵系列液下泵是一种新型泵是一种新型泵,适宜于输送适宜于输送各种温度和浓度的硫酸、各种温度和浓度的硫酸、硝酸、盐酸和磷酸等无机硝酸、盐酸和磷酸等无机酸和有机酸酸和有机酸。 屏蔽泵屏蔽泵:屏蔽泵是一种无泄露。常输送易燃、易爆、剧屏蔽泵是一种无泄露。常输送易燃、易爆、剧毒及放射性的液体毒及放射性的液体

25、,其缺点是效率低。其缺点是效率低。 隔膜泵隔膜泵:系借弹性薄膜将活柱与被输送液体隔开系借弹性薄膜将活柱与被输送液体隔开.可输送可输送腐蚀性液体或悬浮液腐蚀性液体或悬浮液,不使活柱不使活柱和缸体受到损伤和缸体受到损伤. 计量泵计量泵:能够输送流量恒定的液体或按比例输送几种液能够输送流量恒定的液体或按比例输送几种液体。体。 齿轮泵齿轮泵:这是一种正位移泵，泵壳中有一对相互啮合的这是一种正位移泵，泵壳中有一对相互啮合的齿轮，将泵内空间分成互不相通的吸入腔和排出腔。齿轮，将泵内空间分成互不相通的吸入腔和排出腔。齿轮旋转时，封闭在齿穴和泵壳间的液体被强行压出。齿轮旋转时，封闭在齿穴和泵壳间的液体被强行压

26、出。大多用来输送粘稠液体甚至膏糊状物料，但不宜输送大多用来输送粘稠液体甚至膏糊状物料，但不宜输送台有固体颗粒的悬浮汲，如台有固体颗粒的悬浮汲，如2CY,KCB型齿轮油泵型齿轮油泵. 螺杆泵螺杆泵:属内啮合的密闭式泵属内啮合的密闭式泵,为转子式容积泵。螺杆泵为转子式容积泵。螺杆泵输送扬程高，效率较齿轮泵高，运转时无噪音、无振输送扬程高，效率较齿轮泵高，运转时无噪音、无振动、流量均匀，特别适用于高粘度液体的输送，例如动、流量均匀，特别适用于高粘度液体的输送，例如G型单螺杆泵广泛应用于原油、污油、矿浆、泥浆等型单螺杆泵广泛应用于原油、污油、矿浆、泥浆等的输送。的输送。 旋涡泵旋涡泵:是一种叶片式泵是

27、一种叶片式泵(也称涡流泵也称涡流泵)，是由星形叶轮，是由星形叶轮和有环形流道的泵壳组成，依靠离心力作用输送液体。和有环形流道的泵壳组成，依靠离心力作用输送液体。适用于功率小，扬程高适用于功率小，扬程高(5-250m)，流量小，流量小(0.1-11L/s)，夹带气体大于夹带气体大于5(体积体积)的场合的场合. 轴流泵轴流泵:是利用高速旋转螺旋桨将液体推进而达到输送是利用高速旋转螺旋桨将液体推进而达到输送目的。适用于大流量，低扬程。目的。适用于大流量，低扬程。按出口压力大小可分为四类按出口压力大小可分为四类: 通风机通风机: 简称为风机，压力简称为风机，压力0.115MPa以下，它又可分为轴流风机

28、以下，它又可分为轴流风机和离心风机。用于通风、干燥等过程，使用较普遍。压缩比为和离心风机。用于通风、干燥等过程，使用较普遍。压缩比为1-1.15。 鼓风机鼓风机:压力在压力在0.115-0.4MPa，它又可分为罗茨鼓风机和离心鼓风，它又可分为罗茨鼓风机和离心鼓风机。一般用于生产中要求相当压力的原料气的压缩，液体物料的机。一般用于生产中要求相当压力的原料气的压缩，液体物料的原送、固体物料的气流输送。压缩比小于原送、固体物料的气流输送。压缩比小于4。 压缩机压缩机:压力在压力在0.4MPa以上，又可分为离心式、螺杆式和往复式以上，又可分为离心式、螺杆式和往复式压缩机。可用于工艺气体、气动仪表用气，

29、压料过滤，吹扫管道压缩机。可用于工艺气体、气动仪表用气，压料过滤，吹扫管道等。压缩比大于等。压缩比大于4。 真空泵真空泵:用于减压，出口极限压力接近用于减压，出口极限压力接近0MPa，其压缩比由真空度，其压缩比由真空度决定决定。3.2 气体输送与压缩设备气体输送与压缩设备 工业上常用的通风机有轴流式和工业上常用的通风机有轴流式和离心式两类。离心式两类。 轴流式通风机：轴流式通风机：排送量大，但所排送量大，但所产生的风压甚小，一般只用来通产生的风压甚小，一般只用来通风换气，而不用来输送气体。化风换气，而不用来输送气体。化工生产中，在空冷器和冷却水塔工生产中，在空冷器和冷却水塔的通风方面，轴流式通

30、风机的应的通风方面，轴流式通风机的应用还是很广的。用还是很广的。 离心式通风机离心式通风机：结构与离心泵相：结构与离心泵相似包括蜗壳叶轮、电机和底座三似包括蜗壳叶轮、电机和底座三部分，如图部分，如图5-30离心式通风机根离心式通风机根据所产生的压头大小可分为：据所产生的压头大小可分为： 低压离心通风机低压离心通风机:风压风压1KPa 中压离心通风机中压离心通风机:风压风压1-3KPa 高压离心通风机高压离心通风机:风压风压3-15KPa3.2.1 通风机通风机蜗壳叶轮蜗壳叶轮电机电机底座底座 通风机型号表示如下：通风机型号表示如下： 高压离心通风机的技术指标如下表示所示：高压离心通风机的技术指

31、标如下表示所示： 化工厂中常用的鼓风机化工厂中常用的鼓风机有旋转式和离心式两类。有旋转式和离心式两类。 罗茨鼓风机是旋转式鼓罗茨鼓风机是旋转式鼓风机中应用最广的一种风机中应用最广的一种,外形如图外形如图5-4所示所示.罗茨鼓罗茨鼓风机的风量为风机的风量为2-500m3min，出口压强不超过，出口压强不超过81KPa(表压表压)。出口压强。出口压强大高大高,则泄漏量增加则泄漏量增加,效率效率降低。罗茨鼓风机工作降低。罗茨鼓风机工作时时,温度不能超温度不能超85,否则否则易田转子受热膨胀而发易田转子受热膨胀而发生卡住现象。生卡住现象。3.2.2 鼓风机鼓风机3.2.3 压缩机压缩机 压缩机型号表示

32、如下：压缩机型号表示如下：压缩机技术指标：压缩机技术指标：排气量、排气压排气量、排气压力、进出口气体温度、冷却水用量、力、进出口气体温度、冷却水用量、功率等见表功率等见表5-4所示。所示。活塞式氨压缩制冷机活塞式氨压缩制冷机,其技术性能指标有：其技术性能指标有：标准工况产冷量、汽缸直径、汽缸个数、标准工况产冷量、汽缸直径、汽缸个数、活塞行程等。活塞行程等。离心式制冷机离心式制冷机,近年来在石油化工、大型近年来在石油化工、大型空调工程中得到了推广和应用。空调工程中得到了推广和应用。螺杆式制冷机螺杆式制冷机3.2.4 制冷机制冷机 化工生产中常用的制冷机化工生产中常用的制冷机p真空泵是用来维持工艺

33、系统要求的真空状态真空泵是用来维持工艺系统要求的真空状态 真空度真空度:一般有以下几种表示方法一般有以下几种表示方法 以绝对压力以绝对压力p表示表示,单位单位kPa； 以真空度以真空度pv表示表示,单位单位kPa ,Hg 主要技术指标主要技术指标 抽气速率抽气速率:S,指单位时间内指单位时间内,真空泵吸入的气体体积真空泵吸入的气体体积(指指吸入压力和温度下的体积流量吸入压力和温度下的体积流量)。单位是。单位是m3/h,m3/min。 极限真空极限真空:指真空泵抽气时能达到的稳定最低压力值。指真空泵抽气时能达到的稳定最低压力值。极限真空也称最大真空度。极限真空也称最大真空度。 抽气时间抽气时间:

34、指真空泵将需抽真空的系统容积指真空泵将需抽真空的系统容积,按抽气速率按抽气速率S从初始压力抽到终了压力所耗费的时间从初始压力抽到终了压力所耗费的时间(min)。3.2.5 真空泵真空泵 真空泵技术指标实例真空泵技术指标实例 往复式真空泵往复式真空泵 水环真空泵水环真空泵 液环真空泵液环真空泵 旋片真空泵旋片真空泵 喷射真空泵喷射真空泵 真空泵类型真空泵类型 图图5-11为水喷射真空泵机组，为水喷射真空泵机组，IH型离心水泵，水型离心水泵，水箱，液位计，尾管，泵架，喷射泵，水管，箱，液位计，尾管，泵架，喷射泵，水管，气管，溢流口，真空表，气管，溢流口，真空表，(11)真空吸真空吸入入口口,(12

35、)贮贮气筒。气筒。p起重设备：起重设备：有吊钩、手拉葫芦、电动葫芦、电有吊钩、手拉葫芦、电动葫芦、电动单梁起重机、桥式起重机等。指标有：跨度动单梁起重机、桥式起重机等。指标有：跨度(m)、最大起重重量、最大起重重量(t)、运行速度、运行速度(m/min)、起、起重机自重等。重机自重等。p仓储设备：仓储设备：有叉式装卸车、手动液压装卸车、有叉式装卸车、手动液压装卸车、圆筒搬运车、无轨巷道堆垛机、桥式堆垛机、圆筒搬运车、无轨巷道堆垛机、桥式堆垛机、桥式联合堆包机、液压升降台、装载机等。技桥式联合堆包机、液压升降台、装载机等。技术指标有：起重重量术指标有：起重重量(t)、升起高度、升起高度(mm)、

36、空、空载行走速度载行走速度(km/h)等。等。3.3 固体搬运及粉碎设备固体搬运及粉碎设备p固体物料运输设备固体物料运输设备 移动式皮带输送机移动式皮带输送机(适用于矿山、工厂、建筑工地、车适用于矿山、工厂、建筑工地、车站、码头输送散状或成件物体物品站、码头输送散状或成件物体物品)；气垫带式输送机气垫带式输送机(特点：运行平稳、安全可靠。适用于堆积密度为特点：运行平稳、安全可靠。适用于堆积密度为0.5-2.5t/m3的各种块状、粒状、粉状等散状固体物料，也的各种块状、粒状、粉状等散状固体物料，也可输送成件物品可输送成件物品) 带倾角的挡边带式输送机、斗式提升机带倾角的挡边带式输送机、斗式提升机

37、(用于垂直或倾用于垂直或倾斜时输送粉状、颗粒状及小块状物料斜时输送粉状、颗粒状及小块状物料) 螺旋输送机螺旋输送机(用于输送粉状、颗粒状及小块状物料，对用于输送粉状、颗粒状及小块状物料，对易变质、粘性大和易结块的物料不宜采用易变质、粘性大和易结块的物料不宜采用) 载货电梯载货电梯3.3 固体搬运及粉碎设备固体搬运及粉碎设备3.3 固体搬运及粉碎设备固体搬运及粉碎设备p给料设备：给料设备：固体物料经过输送后，加入到反应固体物料经过输送后，加入到反应器或干燥机之前要使用给料设备。器或干燥机之前要使用给料设备。给料设备要求具有以下性能：给料设备要求具有以下性能：定量供料，不漏定量供料，不漏料和不漏气

38、，不破坏物料形状；结构简单可靠，料和不漏气，不破坏物料形状；结构简单可靠，功耗低，外形小，加料方便，计量精确，并有功耗低，外形小，加料方便，计量精确，并有防止粉料成拱不能下落和喷粉的措施等。防止粉料成拱不能下落和喷粉的措施等。给料设备主要有：给料设备主要有：各种电磁振动给料机、振动各种电磁振动给料机、振动料斗等。料斗等。技术指标为：技术指标为：料斗尺寸料斗尺寸(进料口直径、出料口直进料口直径、出料口直径、锥高径、锥高)、激振电动机型号与功率、激振电动机型号与功率(kw)、激振、激振力力()。3.3 固体搬运及粉碎设备固体搬运及粉碎设备p破碎设备：破碎设备：有粗碎颚式破碎机、环锤式有粗碎颚式破碎

39、机、环锤式破碎机、锤式破碎机等。破碎机、锤式破碎机等。技术指标为：技术指标为：最大进料粒度最大进料粒度(目目)、排料粒、排料粒度度(目目)、公称排料口的处理能力、公称排料口的处理能力(m3/h)、配用电机型号与功率配用电机型号与功率(kw)生产厂家有：生产厂家有：上海建设机器厂、湖北长上海建设机器厂、湖北长阳发电设备厂、上海建设路桥机械设备阳发电设备厂、上海建设路桥机械设备有限公司有限公司.p气流粉碎，气流粉碎，它适用于聚乙烯、醋酸纤维塑料、环氧树它适用于聚乙烯、醋酸纤维塑料、环氧树脂、石灰石、碳酸钙、硫磺、活性炭、石墨、橡胶、脂、石灰石、碳酸钙、硫磺、活性炭、石墨、橡胶、钛白粉、氧化铁等化工

40、原料。整套气流粉碎设备一般钛白粉、氧化铁等化工原料。整套气流粉碎设备一般要包括料斗、电磁振动供料机、高速涡流粉碎机、旋要包括料斗、电磁振动供料机、高速涡流粉碎机、旋风分离器、旋转阀和除尘器。风分离器、旋转阀和除尘器。p计量包装设备：计量包装设备：计量设备有：台秆、地磅、配料秤、计量设备有：台秆、地磅、配料秤、自动称量机等。固体物料整套自动计量包装设备包括：自动称量机等。固体物料整套自动计量包装设备包括：自动给料机、自动称量系统、落料斗、吸尘口、夹袋自动给料机、自动称量系统、落料斗、吸尘口、夹袋机、称量控制器、皮带输送机、缝包卷边机、电控仪机、称量控制器、皮带输送机、缝包卷边机、电控仪表箱、支架

41、等。表箱、支架等。3.3 固体搬运及粉碎设备固体搬运及粉碎设备p输送设备一般都属定型设备，在工艺设计中按物料性输送设备一般都属定型设备，在工艺设计中按物料性质和操作要求选用。质和操作要求选用。选择泵的方法和步骤选择泵的方法和步骤列出基础数据列出基础数据 介质的物性：介质名称、输送条件下的密度、粘度、介质的物性：介质名称、输送条件下的密度、粘度、蒸汽压、腐蚀性、毒性及易燃易爆等；介质中所含的蒸汽压、腐蚀性、毒性及易燃易爆等；介质中所含的固体颗粒直径和含量；介质中气体的含量。固体颗粒直径和含量；介质中气体的含量。 操作条件：温度、压力、饱和蒸汽压、环境温度、间操作条件：温度、压力、饱和蒸汽压、环境

42、温度、间歇或连续操作等。歇或连续操作等。 泵所在的位置：装置平、立面要求了解泵的送液高度、泵所在的位置：装置平、立面要求了解泵的送液高度、送液路程、进口和排出侧设备液面至泵中心距离及管送液路程、进口和排出侧设备液面至泵中心距离及管线当量长度等。线当量长度等。3.4 输送设备选择输送设备选择选择泵的方法和步骤选择泵的方法和步骤列出基础数据列出基础数据确定流量及扬程确定流量及扬程 装置设计中，流量由物料衡算得到。如果给出正常、装置设计中，流量由物料衡算得到。如果给出正常、最大、最小流量，选泵时应按最大流量考虑；如果只最大、最小流量，选泵时应按最大流量考虑；如果只给出正常流量，则应按装置及工艺过程的

43、具体情况采给出正常流量，则应按装置及工艺过程的具体情况采用适当的安全系数。用适当的安全系数。 扬程或管路压降。根据泵的布置位置，所需输送液体扬程或管路压降。根据泵的布置位置，所需输送液体的距离及高度的压降，由此确定所需的扬程，并考虑的距离及高度的压降，由此确定所需的扬程，并考虑安全系数安全系数1.05-1.10。3.4 输送设备选择输送设备选择选择泵的方法和步骤选择泵的方法和步骤(1)列出基础数据列出基础数据(2)确定流量及扬程确定流量及扬程(3)选择泵的型号选择泵的型号 根据装置所需的流量和扬程根据装置所需的流量和扬程,按泵的分类及适用范围初步确定泵的按泵的分类及适用范围初步确定泵的类型。类

44、型。 根据输送介质的腐蚀性根据输送介质的腐蚀性,选择泵的材质。选择泵的材质。 根据泵厂提供的样本及有关技术资料确定泵的型号。根据泵厂提供的样本及有关技术资料确定泵的型号。(4)选择驱动机选择驱动机 对装置中的大型泵或需调速等特殊要求的泵，可选用汽轮机。对装置中的大型泵或需调速等特殊要求的泵，可选用汽轮机。 对中小型泵可选用电机，根据输送介质的特性或车间等级选择防对中小型泵可选用电机，根据输送介质的特性或车间等级选择防爆或不防爆电机。爆或不防爆电机。3.4 输送设备选择输送设备选择选择泵的方法和步骤选择泵的方法和步骤(1)列出基础数据列出基础数据(2)确定流量及扬程确定流量及扬程(3)选择泵的型

45、号选择泵的型号(4)选择驱动机选择驱动机(5)选择泵的轴封选择泵的轴封(6)确定泵的备用率和台数确定泵的备用率和台数(7)填写泵的规格表填写泵的规格表,作为泵订货的依据和选泵过作为泵订货的依据和选泵过程中各项数据的汇总。程中各项数据的汇总。3.4 输送设备选择输送设备选择选泵选泵:离心耐酸泵选择示例离心耐酸泵选择示例 选择条件选择条件 硝基苯硝基苯12001200/m3 进料量为进料量为3030103/h 反应器内保持反应器内保持0.1atm（表压）；管路为不锈钢管，总长（表压）；管路为不锈钢管，总长45m,4个弯头个弯头3.4 输送设备选择输送设备选择即计算流量即计算流量Q e和扬程和扬程H

46、e, 其计算思路如下其计算思路如下: Qe=1.5Qmax=1.5体积流量体积流量=1.5质量流量密度质量流量密度 He=1.1Hmax有用功有用功eg柏努利方程柏努利方程fehuuppgZZW2)(21221212)2()2()()(22uudlhhhfff局部阻力直管阻力总压头损失选泵选泵:离心耐酸泵选择示例离心耐酸泵选择示例 选择计算选择计算 根据根据( (摩擦阻力系数摩擦阻力系数) )e ed d（相对粗糙度）（相对粗糙度）图查出图查出，为局部阻力系数之和为局部阻力系数之和其计算过程其计算过程: 已知已知Z1=0;Z2=15m p1=0(表压表压);p2=0.19.81104=9810

47、N/m2 (表压表压)smAwuus/35. 1)081. 0(412003600/30000; 0221s 硝基苯的粘度为硝基苯的粘度为2.1cP，所以，所以62500101 .2120035.1081.03duRes不锈钢的绝对粗糙度不锈钢的绝对粗糙度0.2mm,0.2mm,故故相对粗糙度相对粗糙度 /d=0.2/81=0.00247/d=0.2/81=0.00247s由由ed图查出图查出0.0027 (贮槽进入管中孔板阀门弯头贮槽进入管中孔板阀门弯头) )0.50.51+8.251+0.172+0.754=12.09235. 109.1235. 1081. 045027. 022fhkg

48、J /73.24kgJWe/1817 .24235. 11200981081. 9152Qe=1.5Qmax=1.5体积流量体积流量=1.5质量流量密度质量流量密度=1.5 30000/1200=37.5m3/h He=1.1Hmax=1.1eg=1.1181/9.81=20.3m 因输送管材是不锈钢的因输送管材是不锈钢的,所以泵过流部件零件也应为不锈所以泵过流部件零件也应为不锈钢制造钢制造 F型耐腐蚀离心泵是这种材质的型耐腐蚀离心泵是这种材质的,其性能范围其性能范围:流量流量Q为为2400m3/h;扬程扬程H为为15105m 所选泵的流量和扬程在其性能范围内所选泵的流量和扬程在其性能范围内查

49、查F型泵性能范围图型泵性能范围图,得具体型号为得具体型号为80F-24 从泵类产品样本查可知该泵的主要参数从泵类产品样本查可知该泵的主要参数:转速转速n=2960r/min,允许吸上高度允许吸上高度HS=5.06.0;效率效率=6472%;轴功率为轴功率为3.845.35kw;所配电机功率为所配电机功率为7.5kw选泵选泵:离心耐酸泵选择示例离心耐酸泵选择示例 选择型号选择型号F型耐腐蚀离心泵性能范围图型耐腐蚀离心泵性能范围图F型泵的主要参数型泵的主要参数离心耐腐蚀泵的型号意义及外形图离心耐腐蚀泵的型号意义及外形图泵的理论功率：泵的理论功率：KWgQHNeee49. 281. 91200360

50、05 .373 .20泵的实际功率：泵的实际功率：KWNNe89. 364. 049. 2则在轴功率范围内，故选择适合。则在轴功率范围内，故选择适合。s20时，硝基苯的运动粘度为时，硝基苯的运动粘度为smSPa/1075. 11200101 . 263故粘度对流量、扬程和效率的影响，可忽略不计，所选故粘度对流量、扬程和效率的影响，可忽略不计，所选80F-24型耐型耐腐蚀离心泵是适合的腐蚀离心泵是适合的.20cSt选泵选泵:离心耐酸泵选择示例离心耐酸泵选择示例 选择验算选择验算在化工生产中，原料、中间体、产品都需要贮在化工生产中，原料、中间体、产品都需要贮存。用于气体、液体的容积设备，国内己形成

51、存。用于气体、液体的容积设备，国内己形成了系列标准。这个系列可分为以下五类：了系列标准。这个系列可分为以下五类：四、贮罐四、贮罐 立式贮罐立式贮罐 卧式贮罐卧式贮罐 立式圆筒形固定顶贮罐系列立式圆筒形固定顶贮罐系列 立式圆筒形内浮顶贮罐系列立式圆筒形内浮顶贮罐系列 球罐系列球罐系列p立式贮罐立式贮罐 平底平盖系列平底平盖系列(HG5-1572-85); 平底锥顶系列平底锥顶系列(HG5-1574-85)； 90折边锥形底平盖系列折边锥形底平盖系列(HG5-1575-85); 立式球形封头系列立式球形封头系列(HG5-1578-85)； 90折边锥形底、椭圆形盖系列折边锥形底、椭圆形盖系列(HG

52、5-1577-85)； 立式椭圆形封头系列立式椭圆形封头系列(HG5-1579-85)。 以上系列适用于常压，贮存非易燃易爆、非剧毒的化以上系列适用于常压，贮存非易燃易爆、非剧毒的化工液体。技术参数为容积工液体。技术参数为容积(m3)公称直径公称直径() 筒体高筒体高度度()。4.1 贮罐系列贮罐系列p卧式贮罐卧式贮罐 卧式无折边球形封头系列，用于卧式无折边球形封头系列，用于p0.07MPa，贮存非易燃易爆、，贮存非易燃易爆、非剧毒的化工液。非剧毒的化工液。 卧式有折边椭圆形封头系列卧式有折边椭圆形封头系列(HG5-1580-85)，用于，用于 p0.25-4.0MPa ，贮存化工液体。贮存化

53、工液体。p立式圆筒形固定顶贮罐系列立式圆筒形固定顶贮罐系列(HG21502.1-92) 适用于贮存石油、石油产品及化工产品。用于设计压力适用于贮存石油、石油产品及化工产品。用于设计压力2kPa,设设计温度计温度-19-80,公称容积公称容积100-30000m3，公称直径，公称直径;4500-44000。p立式圆筒形内浮顶贮罐系列立式圆筒形内浮顶贮罐系列(HG21502.2-92) 适用于贮存易挥发的石油、石油产品及化工产品。用于设计压力适用于贮存易挥发的石油、石油产品及化工产品。用于设计压力常压设计温度常压设计温度-19-80 ，公称容积，公称容积100-30000m3，公称直径，公称直径4

54、500-44000 。4.1 贮罐系列贮罐系列p球罐系列球罐系列适用于贮存石油化工气体、石油产品、化工原适用于贮存石油化工气体、石油产品、化工原料、公用气体等。占地面积小，贮存容积大。料、公用气体等。占地面积小，贮存容积大。设计压力设计压力:4MPa以下以下,公称容积公称容积: 50-10000m3 。结构形式有橘瓣型和混合型及三带至七带球罐结构形式有橘瓣型和混合型及三带至七带球罐.结构形式见图结构形式见图5-13及图及图5-14。4.1 贮罐系列贮罐系列 球罐系列结构形式球罐系列结构形式p 低压湿式气柜系列低压湿式气柜系列(HG21549-92)适用于化工、石油化工气体的贮存、缓冲、稳适用于

55、化工、石油化工气体的贮存、缓冲、稳压、混合等气柜的设计。压、混合等气柜的设计。设计压力设计压力4000Pa以下以下,公称容积公称容积: 50-10000m3按导轨形式分为螺旋气拒、外导架直升式气柜、按导轨形式分为螺旋气拒、外导架直升式气柜、无外导架直升式气柜。按活动塔节的节数分为无外导架直升式气柜。按活动塔节的节数分为单塔节气柜、多塔节气柜。单塔节气柜、多塔节气柜。4.1 贮罐系列贮罐系列p 设计参数设计参数设计压力设计压力,由工艺提出；由工艺提出；设计温度设计温度,由工艺提出；由工艺提出；公称容积公称容积,通常根据贮存物料的流量及贮通常根据贮存物料的流量及贮存时间存时间,再乘以再乘以20的的

56、安全系数算得；的的安全系数算得；公称直径公称直径,参照常规贮罐的高径比参照常规贮罐的高径比,或查阅或查阅已有贮罐系列；已有贮罐系列；4.2 贮罐设计贮罐设计p 设计参数设计参数腐蚀裕量腐蚀裕量,根据贮罐介质决定；根据贮罐介质决定；设计载荷设计载荷,包括风载荷、雪载荷、罐顶附加载荷包括风载荷、雪载荷、罐顶附加载荷及抗震烈度等；及抗震烈度等；材质选择材质选择,根据介质物性及工艺选择碳钢、不锈根据介质物性及工艺选择碳钢、不锈钢、搪瓷、钢内衬材料或非金属等；钢、搪瓷、钢内衬材料或非金属等；贮罐形式贮罐形式,根据介质物性、工艺条件及容积确定根据介质物性、工艺条件及容积确定,加大型贮罐选择卧式贮槽或球罐；

57、加大型贮罐选择卧式贮槽或球罐；贮罐台数。贮罐台数。4.2 贮罐设计贮罐设计n 容积设计的依据为：容积设计的依据为：物料流量物料流量,m3h；贮存时间贮存时间影响贮存时间的因素影响贮存时间的因素,主要考虑主要考虑:原料的来源与运输方法；原料的来源与运输方法；贮罐使用场合：贮罐使用场合：原料、产品贮罐；中间贮罐；原料、产品贮罐；中间贮罐；计量罐；回流罐；缓冲罐；包装罐；根据工艺计量罐；回流罐；缓冲罐；包装罐；根据工艺要求各种贮罐的容积相差是很大的。要求各种贮罐的容积相差是很大的。4.2 贮罐设计贮罐设计 贮存原料和成品的贮罐。贮存原料和成品的贮罐。原料的贮存有全厂性的原料，原料的贮存有全厂性的原料

58、，库房贮存和车间工段性的原料贮存。全厂性的贮罐一库房贮存和车间工段性的原料贮存。全厂性的贮罐一般主张至少有一个月的耗用量贮存；车间的贮罐一般般主张至少有一个月的耗用量贮存；车间的贮罐一般考虑至少半个月的用量贮存。考虑至少半个月的用量贮存。 液体产品贮罐一般设计至少有一周的产品产量液体产品贮罐一般设计至少有一周的产品产量。如厂。如厂内使用的产品可视下工段内使用的产品可视下工段(车间车间)的耗量，贮存下一工段的耗量，贮存下一工段一个月以上或两个月的使用数量；如果是出厂的终端一个月以上或两个月的使用数量；如果是出厂的终端产量产量,作为错包装贮罐作为错包装贮罐,存量可以适当小一些，最多可以存量可以适当

59、小一些，最多可以考虑半个月的产量。考虑半个月的产量。 气柜一般可以设计得稍大些，可以达两天或略多时间气柜一般可以设计得稍大些，可以达两天或略多时间的产量。的产量。因为气柜不宜旷日持久贮存，当下一工段停因为气柜不宜旷日持久贮存，当下一工段停止使用时，前一产气工序应考虑停车。止使用时，前一产气工序应考虑停车。中间贮罐的使用场合包括原料、产品、中间产中间贮罐的使用场合包括原料、产品、中间产品的主要贮罐品的主要贮罐,当它们距工艺设施较远当它们距工艺设施较远,或者原或者原料或中间体间歇供应是作调节之用料或中间体间歇供应是作调节之用,或者需测试或者需测试检验以确定去向检验以确定去向(如多组分精馏确定产品合

60、格如多组分精馏确定产品合格与否的中间性贮罐与否的中间性贮罐),或者工艺流程中要求切换或者工艺流程中要求切换,翻罐挪转的贮罐等。这一类贮距考虑一昼夜的翻罐挪转的贮罐等。这一类贮距考虑一昼夜的产量或发生量的贮存罐。产量或发生量的贮存罐。计量罐一般用于间歇生产计量罐一般用于间歇生产,容积根据每批物料量容积根据每批物料量及存放时间而定。及存放时间而定。回流罐一般考虑回流罐一般考虑5-10min左右的液体保存量左右的液体保存量,作作冷凝器液封之用。冷凝器液封之用。缓冲罐缓冲罐的目的是使气体有一定数量的积累，保的目的是使气体有一定数量的积累，保持压力比较稳定而保证工艺流程中流量稳定。持压力比较稳定而保证工